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Man pflegt Gleichstrom-Nebenschlussmotoren meistens so anzulassen, dass zunächst das
Magnetfeld an die Netzspannung gelegt wird und dass der Ankerstrom erst eingeschaltet wird, wenn das Magnetfeld sich voll erregt hat. Um bei stillstehendem und langsamlaufendem Motor ein zu grosses An wachsen des Ankerstromes zu vermeiden, pflegt man ihn über einen
Stufen widerstand einzuschalten.
Gemäss der Erfindung sollen Gleichstrom-Nebenschlussmotoren auf andere Weise zum allmählichen Anlaufen gebracht werden, die sich dadurch auszeichnet, dass am Regelungsschaltapparat mit verhältnismässig geringen Stromstärken auch für grosse Motoren gearbeitet wird, oder, wo das Feld ohne Regelungswiderstand unmittelbar an das Netz gelegt wird, erheblich weniger Schalthandgriffe nötig sind.
Es ist insbesondere wertvoll für den Antrieb von Unterseebooten, wo einerseits der Raum für die Unterbringung der Schaltanlage ausserordentlich beschränkt ist und es andrerseits erwünscht ist, den Anlassvorgang möglichst schnell durch Bedienung nur weniger Handgriffe vornehmen zu können, um alle Bewegungen, die für den Antrieb des Schiffes erforderlich sind, in möglichst kurzer Zeit vorzunehmen. Andrerseits sollen diese Schaltmanöver unter möglichst geringer Beanspruchung aller Einrichtungen vorgenommen werden können, so dass gerade die neue Anlasseinrichtung gemäss der Erfindung, die eben die Regelung auch bei sehr grossen Motoren mit sehr geringen Stromstärken ermöglicht, all diesen Bedürfnissen Rechnung trägt.
Die Einrichtung soll an Hand der Zeichnung erläutet werden. Hierin bedeutet a den Anker, e die Erregerwicklung eines Gleichstrommotors, r ist ein Regulierwiderstand im Feld stromkreis, w ein Widerstand im Ankerstromkreis, der durch einen Schalter s kurzgeschlossen werden kann. d ist der Ausschalter für den Gesamtstrom des Motors.
Soll nun der Motor angelassen werden, so bleibt zunächst das Feld e durch Vorschaltung des Widerstandes r schwach erregt oder auch durch völliges Ausschalten des Reglers unerregt. Der Schalter s ist geöffnet. Wird nun de : Hauptschalter d eingelegt, so durchfliesst den Anker der Maschine ein Strom, dessen Grösse durch den Widerstand w auf eine noch eben zulässige Stärke begrenzt wird. Nun wird durch Einschalten des Nebenschlussreglers der Feldstromkreis erregt, oder auch dadurch, dass er einfach an Spannung gelegt wird. Das Magnetfeld des Motors steigt wegen seiner erheblichen Zeitkonstante allmählich und gleichmässig an, so dass das auf den Anker wirksame Drehmoment in demselben Masse allmählich zunimmt und sich dieser gleichmässig in Bewegung setzt.
Nachdem der Anker erhebliche Geschwindigkeit erreicht hat, wird der Widerstand w durch Kurzschliessen überbrückt, so dass die Ankerbürsten an voller Spannung liegen und der Motor seine Endtourenzahl annimmt. Das Kurzschliessen der Widerstandsstufe geschieht hierbei ohne erheblichen Stromstoss, da der Spannungsabfall im Widerstand bei laufendem Anker wegen der erheblich verminderten Stromstärke nur gering ist.
Die Wahl der höchsten Einschaltstromstälken wird dadurch beeinflusst, dass die meisten Maschinen genügenden remanenten Magnetismus besitzen, um bereits beim Einschalten des Ankerstromes allein in langsame Drehung zu kommen. Die zulässige Stromstärke in einem sich drehenden Anker kann nämlich grösser gewählt werden, als in einem stillstehenden, weil alle lokalen Erwärmungen fortfallen. Falls der remanente Magnetismus nicht ausreicht,
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kann das langsame Anlaufen des Motors dadurch gesichert werden, dass man dem Neben- schlussregler keinen Ausschaltkontakt gibt, so dass bereits beim Einschalten des Ankerstromes ein geringes Feld vorhanden ist.
Das Ausschalten des Motors kann in umgekehrter Reihenfolge wie das Einschalten vorgenommen werden oder auch so, dass sofort der Hauptschalter d geöffnet wird. Gleichzeitig kann dann der Schalter s und der Nebenschlussregler r geöffnet werden. um die Schaltung für das nächste Einschalten vorzubereiten.
Man wird die Einrichtung zweckmässig so ausgestalten, dass man die drei Handhabungen, die bei der einfachsten Art des Anlassens erforderlich sind, Anlegen des Haupt-
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vorrichtung nacheinander oder durch mechanische oder elektrische Verriegelung der an der Schaltung teilnehmenden Schalter oder indem man z. B. die Schalter in Reihe nebeneinander anordnet so, dass der Steuermann hierdurch veranlasst wird, die Schalter beim Anlassen in einer bestimmten Reihenfolge und beim Abstellen in der entgegengesetzten Folge nacheinander zu betätigen oder auch indem man die Schalter zu einem oder zweien vereinigt, indem man sie nach Art der bekannten Vorkontaktschalter ausbildet.
Die geschilderte Anlasseinrichtung soll im wesentlichen bei Motoren angewendet werden, deren Betastungsdrehmoment mit der Geschwindigkeit anwächst, da nur bei derartigem Belastungszustande das Arbeitsdrehmoment im Ruhestand des Motors klein genug ist, um noch ein erhebliches Moment zur Beschleunigung des Ankers und angetriebenen Massen übrig zu behalten. Als solcher Antrieb kommt in erster Reihe der Schiffsantrieb und insbesondere der Antrieb von Unterseebooten in Frage.
Das Ansteigen des Ankerstromes beim Einschalten kann in allen Fällen dadurch verlangsamt werden, dass man den Vorschaltwiderstand induktiv ausbildet, wobei aber die induktiven Windungen nicht zum Aufbau eines Feldes für den Motor benutzt werden sollen, sondern diese lediglich von der Wicklung e beherrscht wird, oder auch dadurch, dass man Widerstandsmaterial mit starkem, negativem Temperatur-Koeffizient benutzt.
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DC shunt motors are usually started in such a way that initially the
Magnetic field is applied to the mains voltage and that the armature current is only switched on when the magnetic field has been fully excited. In order to avoid too great an increase in the armature current when the motor is at a standstill and slowly running, it is maintained via a
Turn on levels resistance.
According to the invention, direct current shunt motors are to be brought to a gradual start in another way, which is characterized by the fact that the control switchgear is operated with relatively low currents even for large motors, or, where the field is connected directly to the network without a control resistor, considerably fewer switching operations are necessary.
It is particularly valuable for propelling submarines, where on the one hand the space for accommodating the switchgear is extremely limited and, on the other hand, it is desirable to be able to carry out the starting process as quickly as possible by operating just a few hand movements in order to be able to carry out all movements that are necessary for the propulsion of the Ship are required to make in the shortest possible time. On the other hand, these switching maneuvers should be able to be carried out with the least possible stress on all devices, so that the new starting device according to the invention, which enables regulation even with very large motors with very low currents, takes all these requirements into account.
The facility should be explained using the drawing. Here a means the armature, e the excitation winding of a DC motor, r is a regulating resistor in the field circuit, w a resistor in the armature circuit that can be short-circuited by a switch s. d is the switch for the total current of the motor.
If the engine is now to be started, the field e initially remains weakly excited by connecting the resistor r in front of it, or else unexcited by switching off the controller completely. The switch s is open. If now de: main switch d is inserted, a current flows through the armature of the machine, the magnitude of which is limited by the resistance w to a just permissible strength. The field circuit is now excited by switching on the shunt regulator, or by simply applying voltage to it. The magnetic field of the motor increases gradually and evenly because of its considerable time constant, so that the torque acting on the armature gradually increases to the same extent and the armature starts moving evenly.
After the armature has reached considerable speed, the resistance w is bridged by short-circuiting, so that the armature brushes are at full voltage and the motor assumes its final number of revolutions. The short-circuiting of the resistance stage takes place here without a significant current surge, since the voltage drop in the resistor when the armature is running is only small due to the considerably reduced current strength.
The choice of the highest inrush current levels is influenced by the fact that most machines have sufficient remanent magnetism to start rotating slowly when the armature current is switched on. The permissible current strength in a rotating armature can be chosen to be greater than in a stationary one, because all local heating is eliminated. If the remanent magnetism is not sufficient,
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the slow start of the motor can be ensured by not giving the shunt controller a switch-off contact, so that a small field is already present when the armature current is switched on.
The motor can be switched off in the reverse order of switching on or in such a way that the main switch d is opened immediately. The switch s and the shunt regulator r can then be opened at the same time. to prepare the circuit for the next switch-on.
The device will expediently be designed in such a way that the three operations that are required for the simplest type of starting are applied to the main
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device one after the other or by mechanical or electrical locking of the switches participating in the circuit or by z. B. arranges the switches in a row next to each other so that the helmsman is prompted to operate the switches in a certain order when starting and in the opposite order when turning off, or by combining the switches into one or two by moving them trains in the manner of the known pre-contact switch.
The starting device described should essentially be used in motors whose actuation torque increases with speed, since only under such load conditions the working torque when the motor is at rest is small enough to retain a considerable amount of torque to accelerate the armature and driven masses. The propulsion of a ship and, in particular, the propulsion of submarines is primarily suitable as such propulsion.
The increase in the armature current when switching on can be slowed down in all cases by making the series resistor inductive, whereby the inductive windings should not be used to build up a field for the motor, but this is only controlled by winding e, or else by using resistance material with a strong, negative temperature coefficient.